パラレルリンクステージの制御方法およびパラレルリンクステージ
【課題】パラレルリンクステージにおいて、必要以上に大きな信号線の引き回しスペースを必要とすることなく、信号線の摩擦による損傷を確実に防止する技術を提供する。
【解決手段】エンドエフェクタ１とベース６との間に設けられたパラレルリンク機構ｐのサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々を、サーボドライバ群２０にて個別に閉ループ制御することでエンドエフェクタ１の変位を制御するパラレルリンクステージ７において、複数のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆに対応して設けられたスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆと、サーボドライバ群２０に接続されたマスタモジュール２３との間をシリアル通信ケーブル１０で接続し、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆからサーボドライバ群２０へのモータ位置情報等のフィードバックをシリアル通信で行うようにした。
【解決手段】エンドエフェクタ１とベース６との間に設けられたパラレルリンク機構ｐのサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々を、サーボドライバ群２０にて個別に閉ループ制御することでエンドエフェクタ１の変位を制御するパラレルリンクステージ７において、複数のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆに対応して設けられたスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆと、サーボドライバ群２０に接続されたマスタモジュール２３との間をシリアル通信ケーブル１０で接続し、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆからサーボドライバ群２０へのモータ位置情報等のフィードバックをシリアル通信で行うようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレルリンクステージの制御方法およびパラレルリンクステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１等に開示されているように、剛性が高く、自由度の高い高精度の動きを可能にするパラレルリンク機構を備えたパラレルリンクステージは、工作機械や観察装置の台座、ロボット、乗り物等のシミュレータを初めとして広範な応用分野で使用されている。
【０００３】
ところで、このパラレルリンクステージでは、ベースとエンドエフェクタとの間の比較的限られた空間に複数のサーボモータ等のアクチュエータを実装するため、このアクチュエータを制御するために外部から接続される多数のケーブルの引き回しの効率化が重要な技術的課題となる。
【０００４】
たとえば、従来の特許文献１では、パラレルリンクステージ１０７の配線ケーブルと機械構成部との擦れを防止すべく、図４に示されるような参考技術の方法が開示されている。
【０００５】
まず、エンドエフェクタ１０１の下方に位置するベース１０６の中央に、ケーブルクランプ部材１１１を配置し、各サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆや各サーボモータに配線している。このケーブルクランプ部材１１１は９０度屈曲した２つの面で形成され、一方の面はベース１０６への取付け面とされ、他方の面は配線ケーブル１１０の固定面とされている。
【０００６】
配線ケーブル１１０は１カ所からベース１０６に引き込まれた後、ベース１０６の面に対して９０度に曲げられ、ケーブルクランプ部材１１１にクランプされ、サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆへ接続される。各配線ケーブル１１０は、サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆの動きの障害とならないように遊びを持たせて、それぞれ各サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆに接続される。
【０００７】
この配線ケーブル１１０は、ケーブルクランプ部材１１１でクランプされた後、ベース１０６の面から垂直方向に立ち上がり、上端部側が放射状に分散するようにガイドされ、サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆが移動して配線ケーブル１１０もそれにつれて移動しても、ケーブルクランプ部材１１１で固定された配線ケーブル１１０はベース１０６等に接することがない。
【０００８】
すなわち、配線ケーブル１１０は他の構成部材とは接触することがないため擦れることはなく、摩擦によってケーブルの被覆が破れ、ショートや断線が生じることを防止することができる。また、配線ケーブル１１０は、サーボドライバ１２０を介してコントローラ１２１に接続されている。
【０００９】
上述の参考技術ではケーブルクランプを用いることにより、機械構成部と配線ケーブルとの擦れを防止しているが、ベース１０６にケーブルクランプ部材１１１を配置するスペースが必要であり、このスペースの余裕がない場合は、上述の対策は実現できない。
【００１０】
また、個々のサーボモータ毎に別個に配線ケーブルを敷設する構成であるため、各サー
ボモータ間にスペースがない時は、配線ケーブルがリンク機構１０３等に接触したり、さらには配線そのものが困難となることが懸念される。
【特許文献１】特開２０００−１２６９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、パラレルリンクステージにおいて、必要以上に大きな信号線の引き回しスペースを必要とすることなく、信号線の摩擦による損傷を確実に防止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点は、
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
を含むパラレルリンクステージの制御方法であって、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御するパラレルリンクステージの制御方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線と、
前記信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御するシリアル通信制御手段と、
を含むパラレルリンクステージを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パラレルリンクステージにおいて、必要以上に大きな信号線の引き回しスペースを必要とすることなく、信号線の摩擦による損傷を確実に防止する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本実施の形態のパラレルリンクステージでは、一例として、以下のようにして各サーボモータとサーボドライバ間の信号配線数を削減する。
すなわち、本実施の形態の第１態様では、パラレルリンクステージを移動させるためのサーボモータと、前記サーボモータを駆動するためのサーボドライバと、機械位置を検出するためのエンコーダやセンサと、前記サーボドライバを制御するためのコントローラを具備する。
【００１６】
前記サーボモータ付近にはスレーブモジュールが前記サーボモータと等しい数だけ具備されており、前記エンコーダからの信号や前記センサからの信号を取り込み、パラレル／シリアル変換し、共通の信号線を用いて、シリアル信号として送信する。
【００１７】
サーボドライバ付近にはマスタモジュールが具備されており、スレーブモジュールから前記シリアル信号を受信し、シリアル／パラレル変換し、各サーボドライバへエンコーダ
信号、センサ信号を送信する。
【００１８】
また、本実施の形態の第２態様にかかるシリアル通信の方法では、前記各サーボモータ側には、シリアル通信を送信するスレーブモジュールをサーボモータの数だけ備えており、前記マスタモジュールから送信される送信要求を受信した前記スレーブモジュールのみ信号を送信する。
【００１９】
本実施の形態における各態様のパラレルリンクステージの作用を以下に説明する。
本実施の形態では、各サーボモータのエンコーダからの信号やセンサからの信号を各スレーブモジュールにて取り込み、取り込んだ信号をパラレル／シリアル変換し送出する。各スレーブモジュールが信号を送出するタイミングは、ドライバ側に設置されているマスタモジュールが管理し、マスタモジュールが、送信要求を送り、その送信要求を受け取ったスレーブモジュールのみが前記シリアル信号の送信を開始する。
【００２０】
シリアル信号を受信したマスタモジュールは、シリアル／パラレル変換し各サーボドライバへエンコーダ信号、センサ信号を送信する。このように時分割多重化方式を用いることで、物理的に配線数を大幅に削減させることで、機械構成部との接触を避けることが可能になる。
【００２１】
すなわち、各サーボモータに設置されているスレーブモジュール、即ち複数個のスレーブモジュールとサーボドライバ付近に設置されている一つのマスタモジュール間において、各サーボモータのエンコーダ信号やセンサ信号の送信に共通の信号線を用いた時分割多重化方式を用いることで、従来では多数必要だった配線ケーブルを論理的に一本の配線ケーブルで実現できる。
【００２２】
このように配線ケーブルの数を大きく削減することで、必要以上に大きな引き回しスペースを必要とすることなく、配線ケーブルと機械構成部との接触を避けることが可能になるとともに、配線の引き回しが容易となる。
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（構成）
図１は、本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージの制御方法を実施するパラレルリンクステージの構成の一例を示す側面図である。
【００２４】
図２は、本実施の形態のパラレルリンクステージにおける制御系の構成例を示す概念図である。
図３は、本実施の形態のパラレルリンクステージにおける制御系のシリアル通信の一例を示す概念図である。
【００２５】
本実施の形態では、一例として、並進の３自由度と回転の３自由度、の合計で６自由度の相対運動が可能なパラレルリンク機構ｐを備えたパラレルリンクステージ７について説明する。
【００２６】
図１に例示されるように、本実施の形態のパラレルリンクステージ７は、６自由度に移動するステージであるエンドエフェクタ１と、ベース６と、エンドエフェクタ１とベース６の間に配置されたパラレルリンク機構ｐと、このパラレルリンク機構ｐを制御するためのサーボドライバ群２０（サーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆ）およびコントローラ２１を備えている。
【００２７】
コントローラ２１は、サーボドライバ群２０を介して後述のようにパラレルリンク機構
ｐの動作を制御することにより、エンドエフェクタ１に所望の変位を実現する。
パラレルリンク機構ｐには、エンドエフェクタ１に連結された可動リンク２ａ、可動リンク２ｂ、可動リンク２ｃ、可動リンク２ｄ、可動リンク２ｅ、可動リンク２ｆが備えられている。
【００２８】
また、パラレルリンク機構ｐには、ベース６に固定されたサーボモータ５ａ、サーボモータ５ｂ、サーボモータ５ｃ、サーボモータ５ｄ、サーボモータ５ｅ、サーボモータ５ｆ（アクチュエータ）を備えた駆動リンク４a、駆動リンク４ｂ、駆動リンク４ｃ、駆動リンク４ｄ、駆動リンク４ｅ、駆動リンク４ｆが設けられている。
【００２９】
駆動リンク４a〜駆動リンク４ｆは、たとえばボールねじからなり、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々の回動変位を、軸方向の伸縮変位に変換する。
さらに、パラレルリンク機構ｐは、一端が駆動リンク４a〜４ｆの各々に、他端が可動リンク２a〜２ｆの各々と連結された複数のリンク３ａ、リンク３ｂ、リンク３ｃ、リンク３ｄ、リンク３ｅ、リンク３ｆを有している。
【００３０】
また、パラレルリンク機構ｐの個々のサーボモータ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆには、位置検出用のエンコーダ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆを備えている。
【００３１】
エンコーダ３０ａ〜エンコーダ３０ｆは、対応するサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々の回転位置をエンコーダ信号ＳＥとして出力する。
サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々は、動力信号ケーブル９を介して、対応するサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々によって駆動される。
【００３２】
特に図示しないが、パラレルリンク機構ｐには、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々によって駆動されるリンク３ａ〜リンク３ｆの各々の伸縮位置や変位量、速度、加速度等の情報を検出するセンサが設けられ、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３として出力する。
【００３３】
本実施の形態の場合、パラレルリンク機構ｐと、サーボドライバ群２０との間におけるエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３等の制御信号を、共通の１本のシリアル通信ケーブル１０（信号線）を介したシリアル通信によって行う。
【００３４】
すなわち、本実施の形態の場合、個々のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々には、スレーブモジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆが設けられ、サーボドライバ群２０の側には、シリアル通信ケーブル１０を介してこれらに共通に接続されるマスタモジュール２３（シリアル通信制御手段）が設けられている。
【００３５】
シリアル通信ケーブル１０は、制御信号のシリアル通信に用いられるデータ線１０ａと、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆ（シリアル通信制御手段）への電力供給を行うための電源線１０ｂを１本に束ねた構成となっている。
【００３６】
このスレーブモジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆは、前記エンコーダ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆからのエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３を受信し、受信した信号のシリアル通信化を行い、シリアル通信ケーブル１０を介してマスタモジュール２３に送出する。
【００３７】
マスタモジュール２３は、パラレル通信ケーブル２２を介して、サーボドライバ群２０のサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆに接続されており、スレーブモジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆの各々からの制御信号を、対応するサーボドライバ
２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々に振り分けて伝達する。
【００３８】
図２を参照して、本実施の形態のパラレルリンクステージ７におけるシリアル通信による制御系の構成をより詳細に説明する。
図２に例示されるように、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々に対応した設けられたスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々は、信号保持回路３１a〜ｆ、タイミング信号生成回路３２a〜ｆ、パラレル／シリアル変換回路３３a〜ｆ、自局ＩＤ検出回路３４a〜ｆ、シリアル／パラレル変換回路３５a〜ｆ、ラインドライバ３６a〜ｆ、ラインレシーバー３７a〜ｆ、電源回路３８a〜ｆを備えている。
【００３９】
なお、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆは同一の構成なので、図２では、スレーブモジュール８ａ以外は簡略化して図示されている。以下では、スレーブモジュール８ａに着目して内部構成を説明する。
【００４０】
信号保持回路３１aは、前記エンコーダ３０ａからのエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３を規定のタイミングで保持する。
パラレル／シリアル変換回路３３aは、前記信号保持回路３１aからの信号をパラレル／シリアル変換を行う。
【００４１】
ラインドライバ３６aは、前記パラレル／シリアル変換回路３３aからのシリアル信号を送出する。
ラインレシーバー３７aは、前記マスタモジュール２３からの送信要求信号を受信する。
【００４２】
シリアル／パラレル変換回路３５aは、前記ラインレシーバー３７aで受信したシリアル通信信号をパラレル通信信号に変換するシリアル／パラレル変換を行う。
自局ＩＤ検出回路３４aは、前記シリアル／パラレル変換回路３５aからのパラレル信号が自局のＩＤ（シリアル通信ケーブル１０上におけるスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの識別情報）を持つか否かを検出する。
【００４３】
タイミング信号生成回路３２aは、スレーブモジュール８ａ内の上述の各回路ブロックで必要なタイミング信号を生成する。
電源回路３８aは、電源線１０ｂを介してマスタモジュール２３の側から受電した電力を、上述の各回路ブロックに供給する。
【００４４】
一方、サーボドライバ群２０の側に設けられたマスタモジュール２３は、ラインレシーバー５０、ラインドライバ５１、シリアル／パラレル変換回路５２、信号保持回路５３、ＩＤ生成回路５４、タイミング信号生成回路５５、電源回路５６を備えている。
【００４５】
ラインレシーバー５０は、シリアル通信ケーブル１０のデータ線１０ａに接続され、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々のラインドライバ３６a〜fから送出されるシリアル通信信号を受信する。
【００４６】
シリアル／パラレル変換回路５２は、前記ラインレシーバー５０からのシリアル通信信号をパラレル通信信号に変換するシリアル／パラレル変換を行う。
信号保持回路５３は、前記シリアル／パラレル変換回路５２から到来するスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対応したパラレル信号を規定のタイミングで保持する。
【００４７】
この信号保持回路５３は、パラレル通信ケーブル２２を介して、上位のサーボドライバ
群２０のサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々に接続されている。
そして、信号保持回路５３に保持されているスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対応したパラレル通信信号が、対応するサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々に並列に伝達される。
【００４８】
ＩＤ生成回路５４は、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対して後述のように送出される送信要求７２に含まれるサーボモータ５ａからサーボモータ５ｆの中の一つの識別情報（後述のサーボモータ識別情報７４ｂ）を生成する。
【００４９】
ラインドライバ５１は、前記ＩＤ生成回路５４から出力されたサーボモータ識別情報７４ｂを含む送信要求７２をシリアル通信ケーブル１０のデータ線１０ａに送出する。
タイミング信号生成回路５５は、マスタモジュール２３内の上述の各回路ブロックで必要なタイミング信号を生成する。
【００５０】
電源回路５６は、マスタモジュール２３内における上述の各回路ブロックに対する電力の供給を行うとともに、シリアル通信ケーブル１０の電源線１０ｂを介してスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対する電力の供給を行う。
【００５１】
図３は、本実施の形態のパラレルリンクステージ７におけるシリアル通信ケーブル１０を介したマスタモジュール２３と、複数のスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々との間に置けるシリアル通信の送受信タイミングの一例を示すタイミング図である。
【００５２】
送信要求７２では、送信要求信号７０ａ、送信要求信号７０ｂ、送信要求信号７０ｃ、送信要求信号７０ｄ、送信要求信号７０ｅ、送信要求信号７０ｆを用いてマスタモジュール２３からスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々への後述の応答フレーム７４（制御信号）の送信要求行う。
【００５３】
送信要求信号７０ａ〜送信要求信号７０ｆの各々は、制御対象のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆのサーボモータ識別情報７４ｂを含んでいる。
一方、応答７３はスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々からからマスタモジュール２３への応答信号７１ａ、応答信号７１ｂ、応答信号７１ｃ、応答信号７１ｄ、応答信号７１ｅ、応答信号７１ｆを示している。
【００５４】
なお、図示の都合上、図３には、送信要求信号７０ａから送信要求信号７０ｃと、対応する応答信号７１ａから応答信号７１ｃが示されている。
本実施の形態の場合、応答信号７１ａ〜応答信号７１ｆの各々は、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々で生成される応答フレーム７４で構成されている。
【００５５】
この応答フレーム７４は、先頭側から、順に、ヘッダ部７４ａ、サーボモータ識別情報７４ｂ、エンコーダ値７４ｃ、センサ信号７４ｄ、エラー訂正符号部７４ｅで構成されている。
【００５６】
ヘッダ部７４ａには、応答フレーム７４の開始位置を示す情報が設定されている。
サーボモータ識別情報７４ｂには、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆのいずれかを識別する情報が設定されている。
【００５７】
エンコーダ値７４ｃには、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々のエンコーダ３０ａ〜エンコーダ３０ｆの各々から出力されたエンコーダ信号ＳＥの値が設定される。
センサ信号７４ｄには、上述のセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３が設定される。
【００５８】
エラー訂正符号部７４ｅには、応答フレーム７４の全体の信頼性を高めるための巡回冗長符号（ＣＲＣ）等の情報が設定されている。
そして、送信要求信号７０ａ〜送信要求信号７０ｆの各々は、前記スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対する送信要求信号を示し、それに対応して、応答信号７１ａ〜応答信号７１ｆの各々は前記スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々から、前記マスタモジュール２３へ送出される応答フレーム７４を示している。
（作用）
本実施の形態のパラレルリンクステージ７の作用の一例について説明する。
【００５９】
まず、パラレルリンクステージ７の全体の動作ついて簡単に説明する。
コントローラ２１は、パラレルリンクステージ７のエンドエフェクタ１を所定の位置に変位させるため、サーボドライバ群２０に指令して必要なサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆを作動させ、リンク３ａ〜リンク３ｆを適宜伸縮変位させる。
【００６０】
このサーボドライバ群２０のサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々では、対応するサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々に対して、動力信号ケーブル９を介して作動指令（駆動電流）を与えるとともに、実際のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆや、リンク３ａ〜リンク３ｆ等の機構部の変位を、エンコーダ３０ａ〜エンコーダ３０ｆの出力であるエンコーダ信号ＳＥや、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３にて検出する閉ループ制御を行う。
【００６１】
この閉ループ制御において、たとえば、サーボモータ５ａに対応して設けられた一つのスレーブモジュール８ａに着目すると、エンコーダ３０aからのエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３を、信号保持回路３１aにおいて、タイミング信号生成回路３２aで生成された規定のタイミングにて保持する。
【００６２】
次に、保持した信号をパラレル／シリアル変換回路３３aにてパラレル／シリアル変換し、応答フレーム７４を生成する。
次に、シリアル変換した応答フレーム７４をラインドライバ３６aにて、マスタモジュール２３のラインレシーバー５０へ送出する。
【００６３】
この時、ラインドライバ３６aはイネーブル／ディセーブルの機能を持っており、自局ＩＤ検出回路３４aから与えられるイネーブルが有効でないとラインドライバ３６aからのシリアル信号は出力されない。
【００６４】
自局ＩＤ検出回路３４aからのイネーブルが有効になる条件は、マスタモジュール２３のＩＤ生成回路５４で生成され、ラインドライバ５１で送信された送信要求７２のうち、自分のサーボモータ５ａに対応したサーボモータ識別情報７４ｂを含む送信要求信号７０ａを受け取った場合のみである。
【００６５】
また、送信要求７２（送信要求信号７０ａ）はラインレシーバー３７aで受信し、シリアル／パラレル変換回路３５aでシリアルパラレル変換された後に自局ＩＤ検出回路３４aにて検出する。
【００６６】
また、前記イネーブル／ディセーブルの機能により、スレーブモジュール８ａのラインドライバ３６ａから出力されるシリアル信号である応答信号７１ａ（応答フレーム７４）はマスタモジュール２３のラインレシーバー５０で受信され、シリアル／パラレル変換回路５２にてシリアルパラレル変換され、信号保持回路５３にて保持され、スレーブモジュ
ール８ａに対応するサーボドライバ２０ａに出力される。
【００６７】
他のスレーブモジュール８ｂ〜スレーブモジュール８ｆでも同様の動作が行われる。
これにより、一つのスレーブモジュール８ａから出力される応答信号７１ａと、その他のスレーブモジュール８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆから出力される応答信号７１ｂ〜応答信号７１ｆとが衝突することなく、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々と、サーボドライバ群２０のサーボドライバ２０ａないとサーボドライバ２０ｆの各々との間でのシリアル通信が可能となる。
【００６８】
また、シリアル通信ケーブル１０のデータ線１０ａの通信周波数を十分に大きくすることにより、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々からの応答フレーム７４（応答信号７１ａ〜応答信号７１ｆ）の送信遅延が生じることもなく、実時間によるパラレルリンクステージ７の閉ループ制御が可能である。
【００６９】
このように、複数のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々に設けられたスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆからの複数の出力を、お互いの出力するタイミングをずらすことで、マスタモジュール２３に対して、１本の論理回線上（シリアル通信ケーブル１０）で多対一の通信を可能にし、パラレルリンクステージ７のパラレルリンク機構ｐとサーボドライバ群２０との間における配線ケーブル数を大幅に削減できる。
【００７０】
すなわち、パラレルリンクステージ７において、必要以上に大きなシリアル通信ケーブル１０等の信号線の引き回しスペースを必要とすることなく、信号線の摩擦による損傷を確実に防止することが可能となる。
【００７１】
すなわち、以上のような本発明の実施の形態のパラレルリンクステージ７によれば、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆをパラレルリンク機構ｐの中心に集中的に配置する構成において、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆとサーボドライバ群２０との間における配線ケーブルの引き回しを困難にしているパラレルリンク構造のケーブル配線数を削減し、機械構成部との接触によるシリアル通信ケーブル１０の損傷を防止するとともに、シリアル通信ケーブル１０の引き回しを容易化することができる。
【００７２】
さらに、信号ケーブルの数の削減により、パラレルリンクステージ７の小型化、設置スペースおよび製造コストの削減を実現できる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００７３】
たとえば、アクチュエータとしては、サーボモータに限らず、たとえば、流体圧シリンダやソレノイド、圧電素子等の他の変位発生手段を用いてもよい。
（付記１）
ベースと、エンドエフェクタと、前記ベースに固定されたサーボモータを備える駆動リンクと、前記エンドエフェクタに連結された可動リンクと、一端が駆動リンクに、他端が可動リンクと連結された少なくとも３本のリンクを有するパラレルリンクステージにおいて、各サーボモータとサーボドライバ間のエンコーダ信号やセンサ信号をシリアル通信化し、論理的に１本の線で通信を行うことを特徴とするパラレルリンクステージ。
【００７４】
（付記２）
付記１記載のパラレルリンクステージにおいて、
シリアル通信の手段として、サーボドライバ側にはパラレルリンクステージ機械構成部側の情報をシリアル通信にて受信するマスタモジュールを備え、各サーボモータ側には、パラレルリンクステージ機械構成部側の情報をシリアル通信にて送信するスレーブモジュ
ールをサーボモータの数だけ備えており、前記マスタモジュールの送信要求を受信した前記スレーブモジュールのみ信号を送信することを特徴とするパラレルリンクステージ。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージの制御方法を実施するパラレルリンクステージの構成の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージにおける制御系の構成例を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージにおける制御系のシリアル通信の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の参考技術のパラレルリンクステージを示す側面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ エンドエフェクタ
２a〜２ｆ 可動リンク
３ａ〜３ｆ リンク
４a〜４ｆ 駆動リンク
５ａ〜５ｆ サーボモータ
６ ベース
７ パラレルリンクステージ
８ａ〜８ｆ スレーブモジュール
９ 動力信号ケーブル
１０ シリアル通信ケーブル
１０ａ データ線
１０ｂ 電源線
２０ サーボドライバ群
２０ａ〜２０ｆ サーボドライバ
２１ コントローラ
２２ パラレル通信ケーブル
２３ マスタモジュール
３０ エンコーダ
３０ａ〜３０ｆ エンコーダ
３１a〜ｆ 信号保持回路
３２a〜ｆ タイミング信号生成回路
３３a〜ｆ パラレル／シリアル変換回路
３４a〜ｆ 自局ＩＤ検出回路
３５a〜ｆ シリアル／パラレル変換回路
３６a〜ｆ ラインドライバ
３７a〜ｆ ラインレシーバー
３８a〜ｆ 電源回路
５０ ラインレシーバー
５１ ラインドライバ
５２ シリアル／パラレル変換回路
５３ 信号保持回路
５４ ＩＤ生成回路
５５ タイミング信号生成回路
５６ 電源回路
７０ａ〜７０ｆ 送信要求信号
７１ａ〜７１ｆ 応答信号
７２ 送信要求
７３ 応答
７４ 応答フレーム
７４ａ ヘッダ部
７４ｂ サーボモータ識別情報
７４ｃ エンコーダ値
７４ｄ センサ信号
７４ｅ エラー訂正符号部
Ｓ１〜Ｓ３ センサ信号
ＳＥ 回転位置信号
ｐ パラレルリンク機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレルリンクステージの制御方法およびパラレルリンクステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１等に開示されているように、剛性が高く、自由度の高い高精度の動きを可能にするパラレルリンク機構を備えたパラレルリンクステージは、工作機械や観察装置の台座、ロボット、乗り物等のシミュレータを初めとして広範な応用分野で使用されている。
【０００３】
ところで、このパラレルリンクステージでは、ベースとエンドエフェクタとの間の比較的限られた空間に複数のサーボモータ等のアクチュエータを実装するため、このアクチュエータを制御するために外部から接続される多数のケーブルの引き回しの効率化が重要な技術的課題となる。
【０００４】
たとえば、従来の特許文献１では、パラレルリンクステージ１０７の配線ケーブルと機械構成部との擦れを防止すべく、図４に示されるような参考技術の方法が開示されている。
【０００５】
まず、エンドエフェクタ１０１の下方に位置するベース１０６の中央に、ケーブルクランプ部材１１１を配置し、各サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆや各サーボモータに配線している。このケーブルクランプ部材１１１は９０度屈曲した２つの面で形成され、一方の面はベース１０６への取付け面とされ、他方の面は配線ケーブル１１０の固定面とされている。
【０００６】
配線ケーブル１１０は１カ所からベース１０６に引き込まれた後、ベース１０６の面に対して９０度に曲げられ、ケーブルクランプ部材１１１にクランプされ、サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆへ接続される。各配線ケーブル１１０は、サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆの動きの障害とならないように遊びを持たせて、それぞれ各サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆに接続される。
【０００７】
この配線ケーブル１１０は、ケーブルクランプ部材１１１でクランプされた後、ベース１０６の面から垂直方向に立ち上がり、上端部側が放射状に分散するようにガイドされ、サーボモータ１０５ａ〜１０５ｆが移動して配線ケーブル１１０もそれにつれて移動しても、ケーブルクランプ部材１１１で固定された配線ケーブル１１０はベース１０６等に接することがない。
【０００８】
すなわち、配線ケーブル１１０は他の構成部材とは接触することがないため擦れることはなく、摩擦によってケーブルの被覆が破れ、ショートや断線が生じることを防止することができる。また、配線ケーブル１１０は、サーボドライバ１２０を介してコントローラ１２１に接続されている。
【０００９】
上述の参考技術ではケーブルクランプを用いることにより、機械構成部と配線ケーブルとの擦れを防止しているが、ベース１０６にケーブルクランプ部材１１１を配置するスペースが必要であり、このスペースの余裕がない場合は、上述の対策は実現できない。
【００１０】
また、個々のサーボモータ毎に別個に配線ケーブルを敷設する構成であるため、各サー
ボモータ間にスペースがない時は、配線ケーブルがリンク機構１０３等に接触したり、さらには配線そのものが困難となることが懸念される。
【特許文献１】特開２０００−１２６９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、パラレルリンクステージにおいて、必要以上に大きな信号線の引き回しスペースを必要とすることなく、信号線の摩擦による損傷を確実に防止する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点は、
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
を含むパラレルリンクステージの制御方法であって、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御するパラレルリンクステージの制御方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線と、
前記信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御するシリアル通信制御手段と、
を含むパラレルリンクステージを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パラレルリンクステージにおいて、必要以上に大きな信号線の引き回しスペースを必要とすることなく、信号線の摩擦による損傷を確実に防止する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本実施の形態のパラレルリンクステージでは、一例として、以下のようにして各サーボモータとサーボドライバ間の信号配線数を削減する。
すなわち、本実施の形態の第１態様では、パラレルリンクステージを移動させるためのサーボモータと、前記サーボモータを駆動するためのサーボドライバと、機械位置を検出するためのエンコーダやセンサと、前記サーボドライバを制御するためのコントローラを具備する。
【００１６】
前記サーボモータ付近にはスレーブモジュールが前記サーボモータと等しい数だけ具備されており、前記エンコーダからの信号や前記センサからの信号を取り込み、パラレル／シリアル変換し、共通の信号線を用いて、シリアル信号として送信する。
【００１７】
サーボドライバ付近にはマスタモジュールが具備されており、スレーブモジュールから前記シリアル信号を受信し、シリアル／パラレル変換し、各サーボドライバへエンコーダ
信号、センサ信号を送信する。
【００１８】
また、本実施の形態の第２態様にかかるシリアル通信の方法では、前記各サーボモータ側には、シリアル通信を送信するスレーブモジュールをサーボモータの数だけ備えており、前記マスタモジュールから送信される送信要求を受信した前記スレーブモジュールのみ信号を送信する。
【００１９】
本実施の形態における各態様のパラレルリンクステージの作用を以下に説明する。
本実施の形態では、各サーボモータのエンコーダからの信号やセンサからの信号を各スレーブモジュールにて取り込み、取り込んだ信号をパラレル／シリアル変換し送出する。各スレーブモジュールが信号を送出するタイミングは、ドライバ側に設置されているマスタモジュールが管理し、マスタモジュールが、送信要求を送り、その送信要求を受け取ったスレーブモジュールのみが前記シリアル信号の送信を開始する。
【００２０】
シリアル信号を受信したマスタモジュールは、シリアル／パラレル変換し各サーボドライバへエンコーダ信号、センサ信号を送信する。このように時分割多重化方式を用いることで、物理的に配線数を大幅に削減させることで、機械構成部との接触を避けることが可能になる。
【００２１】
すなわち、各サーボモータに設置されているスレーブモジュール、即ち複数個のスレーブモジュールとサーボドライバ付近に設置されている一つのマスタモジュール間において、各サーボモータのエンコーダ信号やセンサ信号の送信に共通の信号線を用いた時分割多重化方式を用いることで、従来では多数必要だった配線ケーブルを論理的に一本の配線ケーブルで実現できる。
【００２２】
このように配線ケーブルの数を大きく削減することで、必要以上に大きな引き回しスペースを必要とすることなく、配線ケーブルと機械構成部との接触を避けることが可能になるとともに、配線の引き回しが容易となる。
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（構成）
図１は、本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージの制御方法を実施するパラレルリンクステージの構成の一例を示す側面図である。
【００２４】
図２は、本実施の形態のパラレルリンクステージにおける制御系の構成例を示す概念図である。
図３は、本実施の形態のパラレルリンクステージにおける制御系のシリアル通信の一例を示す概念図である。
【００２５】
本実施の形態では、一例として、並進の３自由度と回転の３自由度、の合計で６自由度の相対運動が可能なパラレルリンク機構ｐを備えたパラレルリンクステージ７について説明する。
【００２６】
図１に例示されるように、本実施の形態のパラレルリンクステージ７は、６自由度に移動するステージであるエンドエフェクタ１と、ベース６と、エンドエフェクタ１とベース６の間に配置されたパラレルリンク機構ｐと、このパラレルリンク機構ｐを制御するためのサーボドライバ群２０（サーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆ）およびコントローラ２１を備えている。
【００２７】
コントローラ２１は、サーボドライバ群２０を介して後述のようにパラレルリンク機構
ｐの動作を制御することにより、エンドエフェクタ１に所望の変位を実現する。
パラレルリンク機構ｐには、エンドエフェクタ１に連結された可動リンク２ａ、可動リンク２ｂ、可動リンク２ｃ、可動リンク２ｄ、可動リンク２ｅ、可動リンク２ｆが備えられている。
【００２８】
また、パラレルリンク機構ｐには、ベース６に固定されたサーボモータ５ａ、サーボモータ５ｂ、サーボモータ５ｃ、サーボモータ５ｄ、サーボモータ５ｅ、サーボモータ５ｆ（アクチュエータ）を備えた駆動リンク４a、駆動リンク４ｂ、駆動リンク４ｃ、駆動リンク４ｄ、駆動リンク４ｅ、駆動リンク４ｆが設けられている。
【００２９】
駆動リンク４a〜駆動リンク４ｆは、たとえばボールねじからなり、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々の回動変位を、軸方向の伸縮変位に変換する。
さらに、パラレルリンク機構ｐは、一端が駆動リンク４a〜４ｆの各々に、他端が可動リンク２a〜２ｆの各々と連結された複数のリンク３ａ、リンク３ｂ、リンク３ｃ、リンク３ｄ、リンク３ｅ、リンク３ｆを有している。
【００３０】
また、パラレルリンク機構ｐの個々のサーボモータ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆには、位置検出用のエンコーダ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆを備えている。
【００３１】
エンコーダ３０ａ〜エンコーダ３０ｆは、対応するサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々の回転位置をエンコーダ信号ＳＥとして出力する。
サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々は、動力信号ケーブル９を介して、対応するサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々によって駆動される。
【００３２】
特に図示しないが、パラレルリンク機構ｐには、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々によって駆動されるリンク３ａ〜リンク３ｆの各々の伸縮位置や変位量、速度、加速度等の情報を検出するセンサが設けられ、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３として出力する。
【００３３】
本実施の形態の場合、パラレルリンク機構ｐと、サーボドライバ群２０との間におけるエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３等の制御信号を、共通の１本のシリアル通信ケーブル１０（信号線）を介したシリアル通信によって行う。
【００３４】
すなわち、本実施の形態の場合、個々のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々には、スレーブモジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆが設けられ、サーボドライバ群２０の側には、シリアル通信ケーブル１０を介してこれらに共通に接続されるマスタモジュール２３（シリアル通信制御手段）が設けられている。
【００３５】
シリアル通信ケーブル１０は、制御信号のシリアル通信に用いられるデータ線１０ａと、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆ（シリアル通信制御手段）への電力供給を行うための電源線１０ｂを１本に束ねた構成となっている。
【００３６】
このスレーブモジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆは、前記エンコーダ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆからのエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３を受信し、受信した信号のシリアル通信化を行い、シリアル通信ケーブル１０を介してマスタモジュール２３に送出する。
【００３７】
マスタモジュール２３は、パラレル通信ケーブル２２を介して、サーボドライバ群２０のサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆに接続されており、スレーブモジュール８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆの各々からの制御信号を、対応するサーボドライバ
２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々に振り分けて伝達する。
【００３８】
図２を参照して、本実施の形態のパラレルリンクステージ７におけるシリアル通信による制御系の構成をより詳細に説明する。
図２に例示されるように、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々に対応した設けられたスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々は、信号保持回路３１a〜ｆ、タイミング信号生成回路３２a〜ｆ、パラレル／シリアル変換回路３３a〜ｆ、自局ＩＤ検出回路３４a〜ｆ、シリアル／パラレル変換回路３５a〜ｆ、ラインドライバ３６a〜ｆ、ラインレシーバー３７a〜ｆ、電源回路３８a〜ｆを備えている。
【００３９】
なお、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆは同一の構成なので、図２では、スレーブモジュール８ａ以外は簡略化して図示されている。以下では、スレーブモジュール８ａに着目して内部構成を説明する。
【００４０】
信号保持回路３１aは、前記エンコーダ３０ａからのエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３を規定のタイミングで保持する。
パラレル／シリアル変換回路３３aは、前記信号保持回路３１aからの信号をパラレル／シリアル変換を行う。
【００４１】
ラインドライバ３６aは、前記パラレル／シリアル変換回路３３aからのシリアル信号を送出する。
ラインレシーバー３７aは、前記マスタモジュール２３からの送信要求信号を受信する。
【００４２】
シリアル／パラレル変換回路３５aは、前記ラインレシーバー３７aで受信したシリアル通信信号をパラレル通信信号に変換するシリアル／パラレル変換を行う。
自局ＩＤ検出回路３４aは、前記シリアル／パラレル変換回路３５aからのパラレル信号が自局のＩＤ（シリアル通信ケーブル１０上におけるスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの識別情報）を持つか否かを検出する。
【００４３】
タイミング信号生成回路３２aは、スレーブモジュール８ａ内の上述の各回路ブロックで必要なタイミング信号を生成する。
電源回路３８aは、電源線１０ｂを介してマスタモジュール２３の側から受電した電力を、上述の各回路ブロックに供給する。
【００４４】
一方、サーボドライバ群２０の側に設けられたマスタモジュール２３は、ラインレシーバー５０、ラインドライバ５１、シリアル／パラレル変換回路５２、信号保持回路５３、ＩＤ生成回路５４、タイミング信号生成回路５５、電源回路５６を備えている。
【００４５】
ラインレシーバー５０は、シリアル通信ケーブル１０のデータ線１０ａに接続され、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々のラインドライバ３６a〜fから送出されるシリアル通信信号を受信する。
【００４６】
シリアル／パラレル変換回路５２は、前記ラインレシーバー５０からのシリアル通信信号をパラレル通信信号に変換するシリアル／パラレル変換を行う。
信号保持回路５３は、前記シリアル／パラレル変換回路５２から到来するスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対応したパラレル信号を規定のタイミングで保持する。
【００４７】
この信号保持回路５３は、パラレル通信ケーブル２２を介して、上位のサーボドライバ
群２０のサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々に接続されている。
そして、信号保持回路５３に保持されているスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対応したパラレル通信信号が、対応するサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々に並列に伝達される。
【００４８】
ＩＤ生成回路５４は、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対して後述のように送出される送信要求７２に含まれるサーボモータ５ａからサーボモータ５ｆの中の一つの識別情報（後述のサーボモータ識別情報７４ｂ）を生成する。
【００４９】
ラインドライバ５１は、前記ＩＤ生成回路５４から出力されたサーボモータ識別情報７４ｂを含む送信要求７２をシリアル通信ケーブル１０のデータ線１０ａに送出する。
タイミング信号生成回路５５は、マスタモジュール２３内の上述の各回路ブロックで必要なタイミング信号を生成する。
【００５０】
電源回路５６は、マスタモジュール２３内における上述の各回路ブロックに対する電力の供給を行うとともに、シリアル通信ケーブル１０の電源線１０ｂを介してスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対する電力の供給を行う。
【００５１】
図３は、本実施の形態のパラレルリンクステージ７におけるシリアル通信ケーブル１０を介したマスタモジュール２３と、複数のスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々との間に置けるシリアル通信の送受信タイミングの一例を示すタイミング図である。
【００５２】
送信要求７２では、送信要求信号７０ａ、送信要求信号７０ｂ、送信要求信号７０ｃ、送信要求信号７０ｄ、送信要求信号７０ｅ、送信要求信号７０ｆを用いてマスタモジュール２３からスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々への後述の応答フレーム７４（制御信号）の送信要求行う。
【００５３】
送信要求信号７０ａ〜送信要求信号７０ｆの各々は、制御対象のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆのサーボモータ識別情報７４ｂを含んでいる。
一方、応答７３はスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々からからマスタモジュール２３への応答信号７１ａ、応答信号７１ｂ、応答信号７１ｃ、応答信号７１ｄ、応答信号７１ｅ、応答信号７１ｆを示している。
【００５４】
なお、図示の都合上、図３には、送信要求信号７０ａから送信要求信号７０ｃと、対応する応答信号７１ａから応答信号７１ｃが示されている。
本実施の形態の場合、応答信号７１ａ〜応答信号７１ｆの各々は、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々で生成される応答フレーム７４で構成されている。
【００５５】
この応答フレーム７４は、先頭側から、順に、ヘッダ部７４ａ、サーボモータ識別情報７４ｂ、エンコーダ値７４ｃ、センサ信号７４ｄ、エラー訂正符号部７４ｅで構成されている。
【００５６】
ヘッダ部７４ａには、応答フレーム７４の開始位置を示す情報が設定されている。
サーボモータ識別情報７４ｂには、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆのいずれかを識別する情報が設定されている。
【００５７】
エンコーダ値７４ｃには、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々のエンコーダ３０ａ〜エンコーダ３０ｆの各々から出力されたエンコーダ信号ＳＥの値が設定される。
センサ信号７４ｄには、上述のセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３が設定される。
【００５８】
エラー訂正符号部７４ｅには、応答フレーム７４の全体の信頼性を高めるための巡回冗長符号（ＣＲＣ）等の情報が設定されている。
そして、送信要求信号７０ａ〜送信要求信号７０ｆの各々は、前記スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々に対する送信要求信号を示し、それに対応して、応答信号７１ａ〜応答信号７１ｆの各々は前記スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々から、前記マスタモジュール２３へ送出される応答フレーム７４を示している。
（作用）
本実施の形態のパラレルリンクステージ７の作用の一例について説明する。
【００５９】
まず、パラレルリンクステージ７の全体の動作ついて簡単に説明する。
コントローラ２１は、パラレルリンクステージ７のエンドエフェクタ１を所定の位置に変位させるため、サーボドライバ群２０に指令して必要なサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆを作動させ、リンク３ａ〜リンク３ｆを適宜伸縮変位させる。
【００６０】
このサーボドライバ群２０のサーボドライバ２０ａ〜サーボドライバ２０ｆの各々では、対応するサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々に対して、動力信号ケーブル９を介して作動指令（駆動電流）を与えるとともに、実際のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆや、リンク３ａ〜リンク３ｆ等の機構部の変位を、エンコーダ３０ａ〜エンコーダ３０ｆの出力であるエンコーダ信号ＳＥや、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３にて検出する閉ループ制御を行う。
【００６１】
この閉ループ制御において、たとえば、サーボモータ５ａに対応して設けられた一つのスレーブモジュール８ａに着目すると、エンコーダ３０aからのエンコーダ信号ＳＥやセンサ信号Ｓ１〜Ｓ３を、信号保持回路３１aにおいて、タイミング信号生成回路３２aで生成された規定のタイミングにて保持する。
【００６２】
次に、保持した信号をパラレル／シリアル変換回路３３aにてパラレル／シリアル変換し、応答フレーム７４を生成する。
次に、シリアル変換した応答フレーム７４をラインドライバ３６aにて、マスタモジュール２３のラインレシーバー５０へ送出する。
【００６３】
この時、ラインドライバ３６aはイネーブル／ディセーブルの機能を持っており、自局ＩＤ検出回路３４aから与えられるイネーブルが有効でないとラインドライバ３６aからのシリアル信号は出力されない。
【００６４】
自局ＩＤ検出回路３４aからのイネーブルが有効になる条件は、マスタモジュール２３のＩＤ生成回路５４で生成され、ラインドライバ５１で送信された送信要求７２のうち、自分のサーボモータ５ａに対応したサーボモータ識別情報７４ｂを含む送信要求信号７０ａを受け取った場合のみである。
【００６５】
また、送信要求７２（送信要求信号７０ａ）はラインレシーバー３７aで受信し、シリアル／パラレル変換回路３５aでシリアルパラレル変換された後に自局ＩＤ検出回路３４aにて検出する。
【００６６】
また、前記イネーブル／ディセーブルの機能により、スレーブモジュール８ａのラインドライバ３６ａから出力されるシリアル信号である応答信号７１ａ（応答フレーム７４）はマスタモジュール２３のラインレシーバー５０で受信され、シリアル／パラレル変換回路５２にてシリアルパラレル変換され、信号保持回路５３にて保持され、スレーブモジュ
ール８ａに対応するサーボドライバ２０ａに出力される。
【００６７】
他のスレーブモジュール８ｂ〜スレーブモジュール８ｆでも同様の動作が行われる。
これにより、一つのスレーブモジュール８ａから出力される応答信号７１ａと、その他のスレーブモジュール８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆから出力される応答信号７１ｂ〜応答信号７１ｆとが衝突することなく、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々と、サーボドライバ群２０のサーボドライバ２０ａないとサーボドライバ２０ｆの各々との間でのシリアル通信が可能となる。
【００６８】
また、シリアル通信ケーブル１０のデータ線１０ａの通信周波数を十分に大きくすることにより、スレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆの各々からの応答フレーム７４（応答信号７１ａ〜応答信号７１ｆ）の送信遅延が生じることもなく、実時間によるパラレルリンクステージ７の閉ループ制御が可能である。
【００６９】
このように、複数のサーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆの各々に設けられたスレーブモジュール８ａ〜スレーブモジュール８ｆからの複数の出力を、お互いの出力するタイミングをずらすことで、マスタモジュール２３に対して、１本の論理回線上（シリアル通信ケーブル１０）で多対一の通信を可能にし、パラレルリンクステージ７のパラレルリンク機構ｐとサーボドライバ群２０との間における配線ケーブル数を大幅に削減できる。
【００７０】
すなわち、パラレルリンクステージ７において、必要以上に大きなシリアル通信ケーブル１０等の信号線の引き回しスペースを必要とすることなく、信号線の摩擦による損傷を確実に防止することが可能となる。
【００７１】
すなわち、以上のような本発明の実施の形態のパラレルリンクステージ７によれば、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆをパラレルリンク機構ｐの中心に集中的に配置する構成において、サーボモータ５ａ〜サーボモータ５ｆとサーボドライバ群２０との間における配線ケーブルの引き回しを困難にしているパラレルリンク構造のケーブル配線数を削減し、機械構成部との接触によるシリアル通信ケーブル１０の損傷を防止するとともに、シリアル通信ケーブル１０の引き回しを容易化することができる。
【００７２】
さらに、信号ケーブルの数の削減により、パラレルリンクステージ７の小型化、設置スペースおよび製造コストの削減を実現できる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００７３】
たとえば、アクチュエータとしては、サーボモータに限らず、たとえば、流体圧シリンダやソレノイド、圧電素子等の他の変位発生手段を用いてもよい。
（付記１）
ベースと、エンドエフェクタと、前記ベースに固定されたサーボモータを備える駆動リンクと、前記エンドエフェクタに連結された可動リンクと、一端が駆動リンクに、他端が可動リンクと連結された少なくとも３本のリンクを有するパラレルリンクステージにおいて、各サーボモータとサーボドライバ間のエンコーダ信号やセンサ信号をシリアル通信化し、論理的に１本の線で通信を行うことを特徴とするパラレルリンクステージ。
【００７４】
（付記２）
付記１記載のパラレルリンクステージにおいて、
シリアル通信の手段として、サーボドライバ側にはパラレルリンクステージ機械構成部側の情報をシリアル通信にて受信するマスタモジュールを備え、各サーボモータ側には、パラレルリンクステージ機械構成部側の情報をシリアル通信にて送信するスレーブモジュ
ールをサーボモータの数だけ備えており、前記マスタモジュールの送信要求を受信した前記スレーブモジュールのみ信号を送信することを特徴とするパラレルリンクステージ。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージの制御方法を実施するパラレルリンクステージの構成の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージにおける制御系の構成例を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるパラレルリンクステージにおける制御系のシリアル通信の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の参考技術のパラレルリンクステージを示す側面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ エンドエフェクタ
２a〜２ｆ 可動リンク
３ａ〜３ｆ リンク
４a〜４ｆ 駆動リンク
５ａ〜５ｆ サーボモータ
６ ベース
７ パラレルリンクステージ
８ａ〜８ｆ スレーブモジュール
９ 動力信号ケーブル
１０ シリアル通信ケーブル
１０ａ データ線
１０ｂ 電源線
２０ サーボドライバ群
２０ａ〜２０ｆ サーボドライバ
２１ コントローラ
２２ パラレル通信ケーブル
２３ マスタモジュール
３０ エンコーダ
３０ａ〜３０ｆ エンコーダ
３１a〜ｆ 信号保持回路
３２a〜ｆ タイミング信号生成回路
３３a〜ｆ パラレル／シリアル変換回路
３４a〜ｆ 自局ＩＤ検出回路
３５a〜ｆ シリアル／パラレル変換回路
３６a〜ｆ ラインドライバ
３７a〜ｆ ラインレシーバー
３８a〜ｆ 電源回路
５０ ラインレシーバー
５１ ラインドライバ
５２ シリアル／パラレル変換回路
５３ 信号保持回路
５４ ＩＤ生成回路
５５ タイミング信号生成回路
５６ 電源回路
７０ａ〜７０ｆ 送信要求信号
７１ａ〜７１ｆ 応答信号
７２ 送信要求
７３ 応答
７４ 応答フレーム
７４ａ ヘッダ部
７４ｂ サーボモータ識別情報
７４ｃ エンコーダ値
７４ｄ センサ信号
７４ｅ エラー訂正符号部
Ｓ１〜Ｓ３ センサ信号
ＳＥ 回転位置信号
ｐ パラレルリンク機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
を含むパラレルリンクステージの制御方法であって、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とするパラレルリンクステージの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のパラレルリンクステージの制御方法において、
送信要求を受けた前記アクチュエータに関する前記制御信号のみを選択的に前記シリアル通信にて送出することを特徴とするパラレルリンクステージの制御方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のパラレルリンクステージの制御方法において、
前記アクチュエータは、サーボモータからなり、
複数の前記サーボモータの各々の回転位置を示すエンコーダ信号、および前記パラレルリンク機構の変位状態を示すセンサ信号の少なくとも一つを含む前記制御信号を前記シリアル通信により、前記サーボモータの制御側に送信することを特徴とするパラレルリンクステージの制御方法。
【請求項４】
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線と、
前記信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御するシリアル通信制御手段と、
を含むことを特徴とするパラレルリンクステージ。
【請求項５】
請求項４記載のパラレルリンクステージにおいて、
前記シリアル通信制御手段は、
前記パラレルリンク機構の個々の前記アクチュエータ毎に設けられ、当該アクチュエータに関する前記制御信号を前記シリアル通信にて送受信するスレーブモジュールと、
複数の前記アクチュエータを外部から制御するアクチュエータ駆動部の側に設けられ、前記シリアル通信にて前記制御信号の送受信を行うマスタモジュールと、
を含むことを特徴とするパラレルリンクステージ。
【請求項６】
請求項５記載のパラレルリンクステージにおいて、
前記アクチュエータは、サーボモータからなり、
複数の前記サーボモータの各々の回転位置を示すエンコーダ信号、および前記パラレルリンク機構の変位状態を示すセンサ信号の少なくとも一つを含む前記制御信号を前記シリアル通信により、前記スレーブモジュールから前記マスタモジュールに送信することを特徴とするパラレルリンクステージ。
【請求項１】
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
を含むパラレルリンクステージの制御方法であって、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とするパラレルリンクステージの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のパラレルリンクステージの制御方法において、
送信要求を受けた前記アクチュエータに関する前記制御信号のみを選択的に前記シリアル通信にて送出することを特徴とするパラレルリンクステージの制御方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のパラレルリンクステージの制御方法において、
前記アクチュエータは、サーボモータからなり、
複数の前記サーボモータの各々の回転位置を示すエンコーダ信号、および前記パラレルリンク機構の変位状態を示すセンサ信号の少なくとも一つを含む前記制御信号を前記シリアル通信により、前記サーボモータの制御側に送信することを特徴とするパラレルリンクステージの制御方法。
【請求項４】
ベースと、
エンドエフェクタと、
前記ベースと前記エンドエフェクタとの間に介在し、複数のアクチュエータを備えたパラレルリンク機構と、
複数の前記アクチュエータに共通に設けられた信号線と、
前記信号線を用いて制御信号のシリアル通信を行うことにより、個々の前記アクチュエータの動作を制御するシリアル通信制御手段と、
を含むことを特徴とするパラレルリンクステージ。
【請求項５】
請求項４記載のパラレルリンクステージにおいて、
前記シリアル通信制御手段は、
前記パラレルリンク機構の個々の前記アクチュエータ毎に設けられ、当該アクチュエータに関する前記制御信号を前記シリアル通信にて送受信するスレーブモジュールと、
複数の前記アクチュエータを外部から制御するアクチュエータ駆動部の側に設けられ、前記シリアル通信にて前記制御信号の送受信を行うマスタモジュールと、
を含むことを特徴とするパラレルリンクステージ。
【請求項６】
請求項５記載のパラレルリンクステージにおいて、
前記アクチュエータは、サーボモータからなり、
複数の前記サーボモータの各々の回転位置を示すエンコーダ信号、および前記パラレルリンク機構の変位状態を示すセンサ信号の少なくとも一つを含む前記制御信号を前記シリアル通信により、前記スレーブモジュールから前記マスタモジュールに送信することを特徴とするパラレルリンクステージ。
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図１】
【図２】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−８２７８４（Ｐ２０１０−８２７８４Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７５３９（Ｐ２００８−２５７５３９）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]